CN107459701A - 一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，材料的制备是通过以下制备方法得到的：首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸盐和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆挤出机挤出温度为160‑180℃；本发明针对超过分子量聚乙烯往往存在表面硬度不高、软化温度较低的技术问题进行改进；本发明通过改性的超高分子量聚乙烯具有硬度高、拉伸强度高、软化温度高，耐磨性能好的特点。

Description

一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，具有优良的抗冲击性、耐磨损性、耐化学腐蚀性及自身润滑性等性能，他已大量应用于具有上述特性的苛刻环境中，例如在纺织、采矿、化工、机械、建筑、医疗、航空以及军工等领域具有广泛的应用。但却无法克服超高分子量聚乙烯粘度大、很难流动且很难注塑等缺点，使得在一定程度上限制了超高分子量聚乙烯的应用范围。中国专利CN1245179A公开了一种可用挤出法进行加工的超高分子量聚乙烯组合物。但由于随着十氢化萘、低分子量聚乙烯、酰胺类润滑剂等的加入，复合材料的拉伸强度与纯的超高分子量聚乙烯相比还有一定差距，且熔融指数偏低，加工流动性不好，不利于复合材料的顺利挤出。中国专利CN1191230A公开了一种挤出和注塑级超高分子量聚乙烯改性专用料的制备方法，用超高分子量聚乙烯加入一定质量百分比的LCP、抗氧化剂和添加剂，生产出能直接进行挤出和注塑的超高分子量聚乙烯改性专用料，而且随着LCP用量的增大，超高分子量聚乙烯复合材料的冲击强度和耐磨性下降较大。
高密度聚乙烯(简称为HDPE)，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941～0.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。熔化温度120～160℃。结晶度为80％～90％，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好。本发明针对现有技术对超高分子量聚乙烯进行改性处理，通过加入高密度聚乙烯以及硬脂酸盐等填料，大大提高了超高分子量聚乙烯材料的硬度以及抗软化温度。同时，通过填料的添加，其耐磨性能也有较大的改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，以解决现有技术中的超高分子量聚乙烯往往表面硬度低、拉伸强度不高、软化温度低以及耐磨性不强的技术问题。本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，材料的制备是通过以下制备方法得到的：
首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸盐和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆挤出机挤出温度为160-180℃；其中，超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸盐和研磨助剂的重量组分为：
进一步的，为了更好的提高材料的润滑性能，硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸铅中的一种。
进一步的，为了更好的提高超高分子量聚乙烯与高密度聚乙烯的复合改性，通过成核来提高二者的连接性能，研磨助剂为高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼的混合物。
进一步的，研磨助剂中高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼的质量比为1：2：6:1。
本发明公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，通过将超高分子量聚乙烯与高密度聚乙烯进行融合改性，以及加入研磨助剂和硬脂酸盐等添加剂，大大提高了超高分子量聚乙烯的表面强度、拉伸强度以及提高了其软化温度，同时也改善了其耐磨性能。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
实施例1公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，材料的制备是通过以下制备方法得到的：
首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸钙和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆挤出机挤出温度为160℃；其中，超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸钙和研磨助剂(高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼)的重量组分为：
通过实验测得，未经过改性测得的超高分子量聚乙烯的热变形温度为80℃，拉伸强度为23.7MPa，磨损量为0.15mg，邵氏硬度64克力；而采用实施例中的配方制得的改性超高分子量聚乙烯热变形温度提升至为132℃，拉伸强度为26.8MPa，磨损量为0.11mg，邵氏硬度73克力。
实施例2
实施例2公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸钡和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，所述螺杆挤出机挤出温度为180℃；其中，超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸钡和研磨助剂(高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼)的重量组分为：
通过实验测得，未经过改性测得的超高分子量聚乙烯的热变形温度为80℃，拉伸强度为23.7MPa，磨损量为0.15mg，邵氏硬度64克力；而采用实施例中的配方制得的改性超高分子量聚乙烯热变形温度提升至为134℃，拉伸强度为24MPa，磨损量为0.07mg，邵氏硬度79克力。
实施例3
实施例3公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸盐和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，所述螺杆挤出机挤出温度为180℃；其中，超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸铅和研磨助剂(高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼)的重量组分为：
通过实验测得，未经过改性测得的超高分子量聚乙烯的热变形温度为80℃，拉伸强度为23.7MPa，磨损量为0.15mg，邵氏硬度64克力；而采用实施例中的配方制得的改性超高分子量聚乙烯热变形温度提升至为130℃，拉伸强度为26.1MPa，磨损量为0.16mg，邵氏硬度66克力。
实施例4
实施例4公开了一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸钙和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，所述螺杆挤出机挤出温度为170℃；其中，所述超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸钙和研磨助剂(高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼)的重量组分为：
通过实验测得，未经过改性测得的超高分子量聚乙烯的热变形温度为80℃，拉伸强度为23.7MPa，磨损量为0.15mg，邵氏硬度64克力；而采用实施例中的配方制得的改性超高分子量聚乙烯热变形温度提升至为128℃，拉伸强度为26.5MPa，磨损量为0.18mg，邵氏硬度73克力。

Claims (4)

1.一种改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述材料的制备是通过以下制备方法得到的：
首先将超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸盐和研磨助剂加入到橡塑密炼机中密炼，然后通过破碎机破碎，最后通过双螺杆挤出机挤出造粒，所述螺杆挤出机挤出温度为160-180℃；其中，所述超高分子量聚乙烯、石英粉、高密度聚乙烯、硬脂酸盐和研磨助剂的重量组分为：
2.如权利要求1所述的改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸铅中的一种。
3.如权利要求1所述的改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述研磨助剂为高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼的混合物。
4.如权利要求3所述的改性超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述研磨助剂中高岭土、山梨醇、有机硅和二硫化钼的质量比为1：2：6:1。
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